[发明专利]一种高速电路系统最坏电源噪声的精确预测方法

说明书

本发明提出了一种高速电路系统最坏电源噪声的精确预测方法，用于解决现有技术中存在的预测效率和精度难以兼顾的技术问题，实现步骤为：对电源分配网络进行频域仿真，获得电源分配网络输出端口的频域自阻抗曲线；确定电源分配网络频域自阻抗曲线中最大峰值对应的反谐振频率值，并利用该反谐振频率值，对占空比为50％的周期矩形波进行调制，得到引起最坏电源噪声的输入码型；仿真得到电源分配网络输出端口的上升电流和下降电流；预测电源分配网络输出端口的最坏电流；计算电源分配网络的时域阻抗；计算高速电路系统的最坏电源噪声。本发明在保证预测效率的前提下，提高了预测精度，可应用于高速电路系统中信号完整性的分析。

技术领域

本发明属于电路与系统设计技术领域，具体涉及一种高速电路系统最坏电源噪声的精确预测方法，可应用于高速电路系统中信号完整性的分析。

背景技术

随着集成电路制造工艺的发展，片上特征尺寸的减小，集成规模的扩大，现代高性能芯片的发展趋势是时钟频率提高、供电电压降低、电流增大；由于工艺技术的持续改进，封装设计却保持相对不变,导致芯片门的开关速度提高时，现有封装更加表现出其电感性。随着芯片电流和封装电感的不断增大，高速电路系统的电源噪声也逐渐增大。由于电源噪声逐渐增大，而供电电压逐渐降低，导致电源噪声容限逐渐变小，进而使得电源噪声对信号质量的影响逐渐增大。为了改善高速电路系统的性能，需要通过预测高速电路系统的最坏电源噪声来分析并抑制电源噪声，而预测最坏电源噪声的关键技术是快速精确地求解最坏电源噪声。

目前业界通常求解高速电路系统电源噪声的方法主要有以下三类：(1)采用解微分方程或者差分方程的方法，这种方法适用于简单电路，对于复杂电路求解微分方程或者差分方程比较困难。(2)采用时域瞬态仿真分析的方法，时域瞬态仿真是采用大量伪随机码作为激励来得到最坏电源噪声，该方法求解的结果非常精确，但是仿真消耗大量时间，导致产品开发周期延长。(3)Jiangyuan Qian,Shiji Pan在其发表的“Power DistributionNetwork Worst-Case Power Noise and an Efficient Estimation Method”(IEEEElectronic Components and Technology Conference，2014)论文中，提出了一种求解最坏电源噪声的方法TPN-YC，通过瞬态仿真获取电源分配网络(Power DistributionNetwork,PDN)的阶跃响应，对其求导得到PDN的脉冲响应，然后将PDN输出端口的电流与PDN的脉冲响应进行卷积得到时域电源噪声，该方法可以快速获得PDN的脉冲响应，解决了时域瞬态仿真速度慢的问题，但是该方法在获取PDN的阶跃响应时，由于输入波形的边沿不可能是理想边沿，所以PDN的脉冲响应不精确，导致计算的电源噪声误差较大。

综上所述，现有的时域瞬态仿真分析方法的精度高，但预测效率低，TPN-YC提高了预测效率，但不能保证预测精度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出了一种高速电路系统最坏电源噪声的精确预测方法，用于解决现有技术中存在的预测效率和精度难以兼顾的技术问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案，包括如下步骤：

(1)对线性时不变高速电路系统的电源分配网络进行频域仿真，获得电源分配网络输出端口的频域自阻抗曲线；

(2)确定电源分配网络频域自阻抗曲线中最大峰值对应的反谐振频率值，并利用该反谐振频率值，对占空比为50％的周期矩形波进行调制，得到引起最坏电源噪声的输入码型；

(3)对高速电路系统进行仿真，得到电源分配网络输出端口的上升电流I_rise和下降电流I_fall，实现步骤为：

3a)在高速电路系统驱动器的输入端输入上升边波形，得到电源分配网络输出端口的上升电流I_rise；